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作为一名科学家和一个普通人，我对微生物定义与塑造人类的能力惊奇不已。我们越来越了解微生物，甚至还能影响微生物，但最让我兴奋的却是十分现实的前景，那就是它们可能被用来治疗疾病。
我们已经开始把人类身上的微生物与许多特殊疾病联系起来了，比较显著的有感染类疾病和炎症性肠病，不明显的有多发性硬化、自闭症和抑郁症。
值得一提的是，虽然我们知道微生物可能会引起某些特殊疾病，但这并不意味着我们已经找到了消灭那些微生物或者治疗某些疾病的方法。事实上，这么做可能会造成不可逆转的伤害。事实证明，定向饮食或抑制某种酶（一种可以加速某种化学反应的蛋白质）可能比直接消灭微生物要有效得多。然而，微生物的前景广阔——发现的全新机制可以用来治疗现有手段无法治疗的疾病。
但是我们首先要问：如何知道哪些微生物与某种疾病之间的关联呢？
最简单的例子就是，某些特殊的微生物对身体健康有着重大影响，这从本质上描述了科学家过去150年来对传染性疾病的研究。如果接触到沙门氏菌、贾第鞭毛虫或结核分枝杆菌（该细菌会引起结核病）等微生物，人就会生病。然后，如果用正确的抗生素（或其他药物）来治疗，人就会康复。
但是等一下，只要接触了微生物就一定会生病吗？
事实上，我们的患病风险取决于接触微生物的频率、基因构成以及其他因素。一些人天生就具有抵抗某些疾病的能力。你可能听说过“伤寒玛丽”，她是纽约的一位厨师，20世纪初她携带的伤寒杆菌引发了伤寒疾病。她的家人在品尝了她做的美味佳肴后都感染了伤寒病，因为饭菜中含有一种不怎么好的伤寒杆菌。但玛丽从来没有得过伤寒病。她对自身体内携带的伤寒杆菌有天然的免疫力。这种免疫力到底来自哪里？带着这些疑问，研究人员开始普遍使用小白鼠做研究，因为我们可以让小白鼠感染，也可以操控小白鼠的基因组，却不会面临道德问题。从这些研究中我们认识到，遗传因素在感染概率方面起了重要作用。“伤寒玛丽”的小白鼠版在实验室很容易就能被创造出来——不单是伤寒，也适用于其他许多感染。这证明受我们基因影响的微生物让我们生病了。
我们开始意识到，在接触同样的微生物的地方可能会有更多的病菌，但我们中只有一部分人会感染疾病。我们还需要更多研究来解释个中缘由。
与此同时，我要介绍几种关键疾病，现在我们怀疑这些疾病可能是由微生物引发的。
炎症性肠病是对消化系统炎症类疾病的总称。溃疡性结肠炎和克罗恩病都属于炎症性肠病。肠道微生物和免疫系统之间的关系发生改变会引发这些疾病。在试着找到折磨你的病原体的同时，人体的免疫系统会与寄居在肠道里的微生物展开斗争，剧烈的腹痛、出血以及频繁跑厕所都是斗争的附带产物。
这些疾病的一个典型标志就是某种细菌的数量增加了。更有意思的是，此时病人体内的微生物并不正常工作：它们的新陈代谢功能停止了；它们以不同的化学物质为食并分泌不同的化学物质。我们还不知道这种行为的改变到底是人体免疫的结果，还是由于微生物出了差错。免疫系统并不太关注微生物本身有益还是有害，因为它关注的是微生物的行为是有益还是有害。你的免疫系统的工作原理与警察追捕逃犯不一样，而是像银行的安保人员，在有人跳过柜台并开始把钱往麻袋里装的时候，他们就会愤怒地向敌人开火。
我们尚不清楚这些炎症性肠病是由肠道微生物组改变引起的，还是由于受折磨的基因中的某些东西导致了人体与肠道微生物的关系失常，或是由两种因素共同造成的。我们只知道最后的结果是微生物数量的变化。
乳糜泻（腹腔疾病）与炎症性肠病有关，并且还涉及免疫系统：当身患乳糜泻的病人食用麦类食品的时候，小麦中天然的麸胺蛋白会激活免疫系统，这会让免疫细胞攻击并粉碎肠道内膜。乳糜泻最初是由古希腊医生阿莱泰乌斯在公元1世纪或2世纪发现并命名的，但是以前知道的人非常少；在“二战”期间，也就是1944～1945年，荷兰因为粮食短缺而出现了“饥饿冬天”，这时荷兰医生威廉－卡雷尔·迪克发现，患乳糜泻的病人却活得很好；直到这个时候，乳糜泻才被人们所熟知。人们对于乳糜泻是否与微生物组有关系十分感兴趣，但是在这个问题上，十多项研究发现，微生物与乳糜泻在本质上没有关系。虽然许多研究都发现，乳糜泻患者与健康人体内的微生物组存在差别，但在不同研究中，乳糜泻患者体内的细菌却各不相同。很显然，这个模式十分复杂，我们需要做更多的研究，才能理解肠道细菌是否引发了乳糜泻，或者是否只是肠道细菌对乳糜泻患者已改变的无麸质饮食做出的回应。
在2008年到秘鲁旅游以前，我经常称体重。
我和阿曼达徒步走到印加古道，然后在亚马孙待了一周，在那里我们两个都染上了可恶的腹泻——当你住在帐篷里的时候，你肯定不想染上腹泻。我们康复之后，不久腹泻又犯了。为了治疗腹泻，我们服用了相同的抗生素。回家之后，我们基本上又恢复到旅游之前的饮食与运动模式。然而，我在几个月里瘦了大约70斤，从胖子变成了体重正常的人。
体重变化太明显了，我只好买新裤子；我的同事把我拉到一边，问我是否得了癌症，或者是否有别的事情瞒着他们。相比之下，阿曼达的体重一点儿也没减。我认为这种差别与我体内微生物发生的根本变化有关：我们两个人的身体，在面对同样的疾病和同样的治疗方法时，反应完全不同。
尽管不能只从我们这一对夫妇的研究中得出什么科学结论，但是我们的经历却与公布出来的越来越多的研究成果相吻合。我们了解到，在肥胖问题中微生物的作用很大。正常大小的无菌小白鼠接受从肥胖小白鼠那里移植来的排泄物之后变得越来越胖。这个实验并没有把导致第一只小白鼠肥胖的其他因素考虑进去，比如可能是因为喂食了不健康的食物
，也可能是基因突变
。
你也许会很好奇：导致肥胖的是微生物还是排泄物中的其他东西？问得好。为了回答这个问题，圣路易斯华盛顿大学医学中心基因组科学和系统生物学负责人、肠胃病学家杰弗里·戈登，以及他实验室里的一队研究人员会问你，是否能够把数百个人体菌株从人体分离出来，然后在实验室里培养每一个菌株（不包含排泄物的其余部分），按相同比例把它们与原始样本混合，按体重把这些细菌转移到新的宿主上。事实上他们能够做到，并证明体重增加主要是微生物的缘故——不是病毒、抗体、化学物质或排泄物中的其他任何东西。更值得注意的是，利用从苗条的人身上分离出来的细菌，我们可以设计一个微生物组来阻止小白鼠接触到胖乎乎的新室友身上的微生物，这样就不会发胖。
我的实验室和其他实验室一直无法设计出能够真正让小白鼠（或者人）瘦下来的微生物组，尽管这是我们确定的目标。但是在尚未公布的研究中，其他研究团队已经使用抗生素来对付喜欢在高脂肪饮食中增殖的细菌，来让小白鼠瘦身成功，即便小白鼠们继续坚持不健康的饮食方式。
现在许多为人们制订的时尚减肥法，目标就是要改善微生物组的状况，但能证明这一减肥法疗效的证据却很有限。我们不太了解特定微生物影响消化和吸收的方式，也就不能进行有针对性的干预。2011年，哈佛大学的研究人员在《新英格兰医学杂志》（
[New Englang Journal of Medicine]
）
上发表了他们的研究成果。该研究发现，一些食物会导致体重增加，另一些食物则会让人体重降低。所有食物当中，富含脂肪的炸薯条会让体重增加得最快，相信你会对此感到震惊。但奇怪的是，两种对减肥最有效的食品竟然是酸奶和坚果，尽管二者的脂肪含量都很高。这究竟是怎么回事？其实，微生物可能在其中发挥了作用。从小白鼠的研究中我们知道，特定的微生物或微生物的组合与体重增加或减轻有关。那么特定的食物和微生物之间是否存在着某种可以让我们变苗条的联系呢？
许多证据表明，你吃的食物会改变你体内的微生物组，比起其他微生物，只有某些微生物更习惯这个环境。宾夕法尼亚大学肠胃病学教授加里·吴已经证明，长期的（一年或更长时间）饮食习惯，与体内整个微生物组有着密切的联系。就是他的团队证实了以碳水化合物（面食、马铃薯、糖）为主食的人，体内的普氏菌属更多。相反，食物成分中蛋白质尤其是肉类含量比较高的人，体内往往拥有大量的拟杆菌属。这两类细菌能帮助我们消化和代谢所吃的食物，但是它们喜好的食物不同。我们还没有搞清楚拟杆菌属这类细菌对典型的西方疾病如肥胖症和糖尿病的影响，但我们还是很容易联想到通过改变饮食，我们就可以培养健康且会让我们变瘦的微生物组。想想就让人觉得激动。
改变某些饮食结构，可以迅速改变我们体内的微生物。哈佛大学系统生物学家彼得·特恩鲍和他的同事找到了一些意志十分坚强的志愿者，他们要么只吃素食，要么基本上只吃肉类和奶酪。素食主义即刻就让肠道微生物发生了变化。同样的，肉类和奶酪食品一夜之间就给肠道微生物带来了巨变，让与心血管疾病有关的细菌增加了，例如沃氏嗜胆菌。
因此，足量的极端饮食能迅速带来负面影响。那么问题来了：是否存在一种能迅速带来积极影响的饮食方式呢？
通过降低会引发哮喘和过敏的微生物多样性来预防疾病发生，这样的想法可以追溯到伦敦大学圣乔治医学院的大卫·斯特罗恩所做的工作上。20世纪80年代后期，斯特罗恩注意到，大家庭中较晚出生的孩子得枯草热和相关过敏症的概率比早出生的孩子低；他指出，哥哥姐姐把疾病（尤其是典型的儿童疾病）传染给他们，可能帮助他们训练了自己的免疫系统，以用来对付真正的入侵者而非尘螨。
作为“卫生假说”而被人们所知的设想，从本质上证明了太爱干净可能会导致免疫问题——不接受与人类共同进化而来的细菌和病毒病原体的挑战，免疫系统就会因被闲置而焦躁不安。
从斯特罗恩时代开始，研究的焦点就从麻疹、感冒以及流感等常见的感染疾病上转移了，现在我们认为这些疾病的危害非常大。相反，现代“卫生假说”以孩子们异常洁净的童年为中心，目的是要让孩子们与来自健康资源的多样化微生物保持隔绝，这些微生物可能来自土壤、树叶表面，也可能来自家养动物或野生动物。要了解这个原理，那就把你的免疫系统当成无线电台：如果你调到一个特定的频道上，就可以听到清晰的音乐，但是如果在两个频道之间，那么散布的信号就能带来聒噪且让人不舒服的电流声。如果没有信号，免疫系统也可能会以类似的方式，寻找其他的替代者。如果你够幸运，花粉或花生酱等穿过“电流”的脉冲，仅引发过敏而已；但是如果你不走运，免疫系统可能会抓住你的细胞不放，引起糖尿病、多发性硬化或其他自身免疫性疾病。在这里和家长们明确一下：你们还是不要以鼓励孩子们吃受污染的肉类、舔舐医院的地板、接近狂暴的蝙蝠，或接触可能对自己有害的微生物等其他方式，来挑战孩子的免疫系统。但现代卫生假说提出，接触泥土或接触健康的、不同的人与动物，能携带上有益细菌，这些可能是很好的预防性药物。
这么说的证据何在？这方面的研究发展十分迅速，仅在2014年公开发表的文章中，就有超过1/4的文章与此类研究有关。慕尼黑大学儿童医院的穆蒂乌斯医师是此领域的先驱人士。她的实验证实，幼年时期在农场生活的孩子，患过敏症或哮喘症的风险会更低，
某些效应可以通过孩子们与稻草、奶牛、牛奶、特定的细菌和真菌接触来解释。
我们那总是布满灰尘的家对我们到底有什么影响？尽管我们尽最大努力用拖把打扫卫生，但家里似乎还是寄居着各种各样的鼻腔刺激物。与预期相反的是，穆蒂乌斯医师和其他研究人员已经证明，接触尘螨和猫毛这样的过敏原并不能解释哮喘症为什么会发生。
最近一些有趣的研究表明，在胎儿时期（不是儿童时期）接触微生物，可能对减少过敏性疾病的发生有重要作用。
（但是谨慎还是必要的，因为小白鼠遭受病毒攻击或者母体内的小白鼠遭受模拟病毒攻击，可能会引发类似自闭症的症状。
）其他一些前景较好但仍处于起步状态的研究表明：
·一些益生菌能够减缓过敏性疾病和哮喘
·用抗生素来改变动物体内的微生物可能会诱发过敏性疾病。
·某些微生物能够缓解小白鼠食物过敏的症状
有关母乳喂养是否可以减少这些疾病的发病率的数据还有点模糊，少数已经完成的研究所显示的结果都比较保守。
有趣的是，简单地生活在一个微生物比较多样化的环境里（比如，一个有后院的房子而不是远离公园的城市公寓），似乎会降低患过敏性疾病的风险。
很显然，这种环境不仅存在于户外，也存在于室内。及早与狗狗接触，尤其是在胎儿时期
和一岁左右的婴儿时期
，以后患过敏性疾病的风险就会降低。出人意料的是，我们发现养狗却没有孩子的夫妇，微生物的多样性会增加。
然而，在青春期与猫狗接触会增加患哮喘和湿疹的风险。
为了降低孩子患哮喘和过敏症的风险，要把这些尚不完善的证据整合起来形成处方，不过这真的很难。我总结了如下建议：养一条狗（但一定要尽早，最好在产前开始）；住在农场里，这样你的孩子就可以接触牛和稻草；在生命的早期尽量避免抗生素；尽可能接触益生菌并坚持母乳喂养（尽管最后这两条建议的证据到现在还不怎么充分）。一般来说，与多样化的微生物接触，无论是哥哥姐姐、宠物、牲畜或通过不错的老式户外运动，都会有帮助的，即使科学家们还在对涉及的微生物进行分类。提高携带微生物的多样性本身才是最重要的。
与发达国家的人们努力减肥不同，正在进行的研究将有助于我们更好地理解微生物在人类苦难中扮演的角色。恶性营养不良病是一种臭名昭著的疾病，表现为腹胀——由于饥饿折磨产生的剧痛使得肚子鼓了出来。在很长一段时间里，恶性营养不良病被误认为是饮食中缺乏蛋白质才会出现的一种营养不良。
这种营养不良在食物高度短缺的国家非常普遍。这个医学术语指的是，人们没有可靠的途径去获得自己可以负担得起的有营养的食物。因此，是不是给人们提供更多的食物就会解决这个问题？不一定。以水稻或玉米的形式提供卡路里根本不起作用。以花生酱为主，再以糖、维生素和微量营养素为辅，才会真正起作用——有研究表明，增补营养可以拯救非洲撒哈拉以南85%的营养不良儿童。那么余下的15%该怎么办？以花生酱为主的补充食物对他们根本不起作用。因为恶性营养不良病不完全是一种营养不良，也是一种与微生物有关的疾病。研究表明，当与一种可以杀死生病儿童体内有害细菌的原始抗生素搭配在一起时，以花生酱为主的增补对更多的儿童才会更有效。
更值得注意的是，有时候微生物比饮食更重要。这些研究中的许多项目是在马拉维进行的，戈登也在那里进行了研究，因为食品不安全现象在这里十分猖獗，同卵双胞胎的出生率也非常高。戈登的实验室从饮食相同的同卵双胞胎身上提取排泄物样本，发现其中一个健康，另一个则患有恶性营养不良病。然后，他们把从这些样本身上得到的微生物移入基因相同且无菌的小白鼠体内。得到身体健康微生物样本的那只小白鼠没出现什么问题，但是，接收到来自患有恶性营养不良病的微生物样本的小白鼠则在3个星期内就减少了30%的体重，如果不及时治疗就会死亡。然而，它们是可以康复的，以临床儿童在用的花生酱为主的增补法，再把它们体内的微生物组变为健康人的微生物组就可以了。
这强有力地证明，蛋白质缺乏才会引发恶性营养不良病，这种疾病驻留在微生物组里，只有在食物短缺时才会被激活。这与我们想象的完全不一样。
但具有讽刺意味的是，我们的微生物组不是通过顽固性肥胖就是通过持续性营养不良来折磨我们。我们只能希望，这些知识能让我们共同来解决这些发达国家和欠发达国家遇到的类似问题。
疾病和微生物组之间的联系出现了一些趋势。其中一点就是我们了解到肠道微生物组多样性较低的人会患肥胖症
、炎症性肠病
和风湿性关节炎
。如果我听起来像一个满是陈词滥调开场白的演讲者，那么请原谅我。但在微生物的多样性方面，这些话很有分量。就像只听一种特定类型音乐或只听一个政党言论的人，其他类型的音乐或者不熟悉的言论会被其错置一样，我们的身体将尚未处理的多种微生物错置了。
我们还观察到，引起体内炎症的几种细菌——尤其是变形菌门（如大肠杆菌及其亲属）和一些种类的硬壁菌门梭菌属——都与持续性腹泻、炎症性肠病以及一些研究中提到的肥胖症等健康问题有关。还有一些个体病原体，如引发霍乱的霍乱弧菌，你也要多加留意。然而，某种特定的微生物体并不会给身体整个微生物生态系统带来威胁。
但所有这一切引发了另外一个有趣的问题：这些微生物的影响，有没有超出我们的肠道范围呢？